Japón: observan por primera vez arqueas
de Asgard, microbios cuyos ancestros dieron el primer paso para la
aparición de animales y plantas hace 2.000 millones de años.
Luego de 15 años de trabajo, científicos japoneses han logrado por primera vez sacar del fondo del mar y criar en cautividad
ar
queas de Asgard, el misterioso organismo que puede explicar el origen
de todas las formas de vida complejas del planeta Tierra.
Todos los seres vivos que podemos ver están construidos con los mismos ladrillos: células complejas con
orgánulos internos llamadas eucariotas. Una persona es un conjunto de 30
billones de células eucariotas que cooperan entre sí. Todas las plantas, animales y hongos son eucariotas.
En
la Tierra hay otros dos grandes dominios de la vida: bacterias y arqueas. Estas últimas, más primitivas, sin
orgánulos internos, son el dominio más misterioso e interesante, pues
desde hace unos años se piensa que hace unos 2.000 millones de años una
arquea se tragó a otro microbio, lo asimiló y se transformó en la
primera célula compleja. Fue el primer paso para crear todas las demás formas de vida, y aún no se
sabe cómo sucedió.
En 2015, científicos escandinavos que rastreaban las profundidades del océano descubrieron las arqueas de Loki,
a las que bautizaron en honor al dios nórdico. No tenían de ellas más
que su ADN, pues resultaba imposible aislar y criar en el laboratorio
estos microbios que viven a más de 3.000 metros de profundidad bajo el
mar. Sus genes indicaban que estas arqueas eran los parientes más
cercanos de todos los eucariotas y que tenían genes esenciales para
realizar funciones básicas de la vida eucariota, aunque en teoría no los
necesitaban.
Desde entonces se han descubierto otras arqueas similares
—Thor, Odin, Heimdal, Hel— que manejan genes eucariotas y a las que se
ha agrupado en la familia de Asgard, el hogar de los dioses vikingos.
Hasta ahora nadie sabía qué aspecto tienen estos probables descendientes
de nuestro primer ancestro.
En 2006, el equipo de
Hiroyuki Imachi, del Instituto de Ciencia y Tecnología del Mar y la
Tierra de Japón, extrajo sedimento marino de la fosa de Nankai, frente a
la costa sur de la principal isla de Japón. Era un hábitat a 2.500
metros de profundidad, con dos grados de temperatura, en completa
oscuridad, un territorio más hostil y desconocido que la superficie de
Marte. Al analizar las muestras los científicos se dieron cuenta de que
contenían arqueas de Asgard. Tenían en su mano ser los primeros en criar
y observar a una de estas criaturas viva.
Durante cinco
largos años intentaron que crecieran en un biorreactor, un aparato que
reproduce su hábitat natural y aporta nutrientes y que funciona parecido
a las máquinas de café por goteo, en palabras del propio Imachi.
Después pasaron otros siete años engrosando las comunidades hasta poder
aislarlas y mirarlas al microscopio. Esta semana, el científico y el
resto de su equipo publica el estudio en el que relatan su éxito al
haber conseguido ver por primera vez uno de estos organismos vivos. La
clave, dice Imachi, ha sido dejar que las arqueas creciesen junto a
otros microbios de su entorno y añadir un ingrediente inusual: leche de
fórmula para bebés. “Aunque aún no lo hemos confirmado, es muy posible
que estas arqueas estén usando alguno de los ingredientes de la leche en
polvo para bebés como alimento”, explica Imachi.
Las
arqueas de Asgard miden una diezmilésima de centímetro y se reproducen
muy despacio para los estándares de un microbio, más o menos una vez al
mes. Lo más llamativo son sus largos tentáculos entrelazados. Los
científicos aún no saben para qué los usan, pero creen que son
esenciales para explicar cómo surgió la vida compleja a partir de
organismos muy parecidos a estos.
Según su teoría, expuesta en Nature,
el ancestro de los eucariotas era una arquea similar a la de Asgard. La
vida compleja surgió siguiendo lo que ellos llaman las tres “es”.
Primero la arquea enredó a una bacteria con sus tentáculos, después la
engulló, y por último la endogenizó, es decir, estableció con ella una
relación de cooperación para intercambiarse nutrientes conocida como
sintrofía. La bacteria, que hasta entonces era un organismo
independiente, se transformó en una mitocondria, un orgánulo para
aportar energía a su huésped. Imachi le ha dado un nuevo nombre a los
organismos que sacaron de la fosa de Nankai: arquea Prometeo (Prometheoarchaeum syntrophicum),
por el ser mitológico que robó el fuego —la energía— a los dioses para
dárselo a los humanos. 2.000 millones de años después, las mitocondrias
siguen presentes en todas las células eucariotas con idéntica función.
El origen de la vida compleja fue la cooperación.
“Nadie puede retroceder 2.000 millones de años y ver qué
sucedió exactamente, pero sí podemos hipotetizar cómo surgimos los
eucariotas a partir de los microbios y nosotros lo hemos hecho gracias
al primer cultivo vivo de estas arqueas y en el conocimiento previo que
teníamos del origen de los eucariotas”, explica Imachi.
La
hipótesis de Imachi concuerda con lo que teorizó a finales de los
sesenta la bióloga Lynn Margulis, que dijo que las mitocondrias y los
cloroplastos que ayudan a las plantas a alimentarse de luz nacieron por
simbiosis. En 1999, la bióloga española Purificación López-García
teorizó que los eucariotas aparecieron por una alianza de sintrofía con
bacterias. Los científicos japoneses han observado que las arqueas
descubiertas se alimentan de aminoácidos y que para poder digerirlos
establecen alianzas sintrofía con las bacterias de su entorno, que les
aportan pequeñas cantidades de oxígeno. Por eso Imachi solo fue capaz de
criarlas cuando les dejó vivir y cooperar junto a sus compañeras.
Tal
vez esa necesidad de oxígeno bacteriano fue mucho mayor hace 2.000
millones de años, cuando la Tierra comenzó a llenarse de este compuesto,
según apuntan Christa Schleper y Filipa Sousa,
expertas en arqueas de la Universidad de Viena, en un comentario al
estudio. Y para entonces es probable que las arqueas ya tuviesen parte
de la maquinaria genética para leer y transcribir ADN que necesitaban
para transformarse en células complejas.
“No me parece
correcto decir que este organismo es el eslabón perdido entre la vida
sencilla y la compleja, pero tiene todo el sentido que algo muy parecido
a lo que describe este estudio fuese el inicio de todo”, opina Iñaki Ruiz-Trillo, investigador del Instituto de Biología Evolutiva de Barcelona (CSIC-UPF). “Este trabajo tiene un mérito brutal”, añade.
Las
arqueas de Asgard son seres actuales que han evolucionado durante 2.000
millones de años y por tanto no son iguales a sus ancestros. “Es
evidente que no vamos a poder presenciar todo ese proceso evolutivo
observando a estas arqueas”, comenta Juli Peretó,
experto en biología sintética de la Universidad de Valencia, pero añade
que “gracias a ellas tenemos un primer fotograma de esa evolución y,
probablemente, tendremos más”.
Imachi explica que a
partir de ahora tiene dos objetivos: criar otras especies de arqueas de
Asgard y averiguar para qué utilizan sus misteriosos tentáculos.
Fuente:
El País (España)
